网络知识 社会 三峡大坝建成16年,库区淤沙约20亿吨,“沙少”对荆江影响多大?

三峡大坝建成16年,库区淤沙约20亿吨,“沙少”对荆江影响多大?

长江是中国的第一大河、中华民族的“母亲河”,但也是我国洪涝灾害最集中、最频繁的一条大河。受河势影响,荆江河段受到的洪水威胁最为严重,在特大洪水发生时,避免荆江出现洪涝灾害是长江防洪的重中之重。

为降低荆江的防洪风险,我国在1994年~2006年开始建设三峡大坝,至今已建成16年。在大坝上游,形成了一座长600余公里、面积1080平方公里的超级水库,可控制荆江河段95%以上的洪水流量,极大地减轻了荆江的防洪压力。

长江防洪:三峡水库是核心

在目前的长江防洪体系中,长江堤坝是基础,三峡水库是核心,上游梯级水库群是重要辅助,中下游布局的46处蓄滞洪区则是最后的“底牌”。

据估算,长江分蓄洪区共可吸纳590亿m³洪水,在此之前,各大水库和通江湖泊会先接受洪水的洗礼。只有在长江遭遇万年一遇+10%频率洪水的情况下,堤外的蓄滞洪区才会启用;如果遇到千年一遇的洪水,荆江段的分洪区就无需启用,仅依靠三峡水库及上游的水库群即可确保荆江无忧。

三峡大坝建成16年,库区淤沙约20亿吨,“沙少”对荆江影响多大?

三峡水库的防洪能力究竟有多强?

自2003年下闸以来,三峡水库已蓄水20年,堪称长江防洪的“定海神针”。三峡工程按照千年一遇的洪水设计,万年一遇的洪水加10%校核,理论上最大可抵御12.43万m³/s的实时流量。而在1998年,长江流域发生轰动全国的特大洪水,其最大流量也只不过6.3万m³/s,甚至还不及三峡水库的设计洪水流量(9.8万m³/s)。

由此可见,三峡水库的防洪能力确实非同小可!在175米水位下,三峡库区的总库容高达393亿m³,防洪库容为221.5亿m³(其中:为荆江河段防洪预留的库容为182.3亿m³,占防洪总库容的82.3%)。充裕的库容提高了荆江河道的防洪门槛,为下游平稳度汛打下了坚实的基础。

三峡大坝建成16年,库区淤沙约20亿吨,“沙少”对荆江影响多大?

除了三峡水库,我国还在长江中上游建成了乌东德、白鹤滩、溪洛渡、向家坝梯级水库群,这四大水库的防洪库容累计约为155亿m³。根据模型预测,总库容中只要能腾出72~94亿m³即可抵御千年一遇的洪水。当三峡水库和金沙江水库群联合调度,综合防洪能力则更加强悍,即便遇到流域性的大洪水,中下游河道也能安然无恙。

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2020年,三峡库区排放长江洪水

例如在2020年,长江流域普降暴雨,最终引发了流域性大洪水。通过长委调度,三峡水库和干支流水库密切配合,成功抵御了5次干流编号洪水,最终使洪水隐患化险为夷。

三峡库区泥沙淤积20亿吨,入库泥沙为何会减少?

除了防洪,影响三峡库区运行的另一个自然因素就是泥沙淤积。长江流域的地貌以山区、峡谷、平原为主,植被覆盖率高,水土保持能力强,而且全程很少流经土质疏松区(金沙江是例外),因此粗细泥沙来源少,年均输沙量远低于黄河。

三峡大坝建成16年,库区淤沙约20亿吨,“沙少”对荆江影响多大?

从上世纪90年代开始,三峡江段的输沙量就已呈现出减少的趋势。在三峡水库建成后,每年的输沙量进一步减少,平均只有1亿多吨。比如:2008~2017年的监测结果显示,三峡水库的悬移质输沙量年均只有1.2亿吨,和最初设计的平均值相比低了75%。

在较为极端的2020年,长江的来水量和输沙量均有所增多,但根据朱沱、北碚、武隆站的输沙量数据来看,进入到三峡库区的泥沙量仍只有1.94亿吨。经过“蓄清排浑”后,最终淤积在库区的泥沙为1.44亿吨,和往年的淤积情况差别并不大。

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另有资料显示,从2003年6月到2020年12月,三峡库区的悬移质泥沙总量为25.9亿吨,出库量为6.2亿,实际淤沙量为19.7亿吨。按照平均每年淤积1.1亿吨的速度来看,三峡库区的泥沙量目前已突破20亿吨,这一点并无悬念。

三峡水库年均淤沙量大幅减少,究竟是什么原因呢?一方面,是受到了气候变化、水土保持减沙、河道采砂等因素的影响;另一方面,则要归功于金沙江梯级水电站的修建。尤其是在2012~2013年,溪洛渡和向家坝水库相继运行,拦沙效应极为显著,运行后的前4年内,三峡库区的年均入库泥沙骤减至0.59亿吨

究其原因,主要是因为三峡库区的泥沙量大部分都来自金沙江(该河段水色发黄,含沙量多,故名金沙江)。金沙江建库后,水库群每年可拦沙1.92亿吨,提前为三峡水库分担了“主要沙源”,极大地减少了入库沙量。

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白鹤滩

2020年,新建的乌东德水电站已经开始蓄水,白鹤滩水电站也将在2022年完工。有了这两座重量级水利工程的助力,相信三峡库区的泥沙将变成一个微不足道的问题。

三峡水库泥沙量减少,对荆江河段有何影响?

我国有句老话,叫“万里长江,险在荆江”。修建三峡等梯级水库就是为了保障荆江的防控安全,事实证明效果也确实显著。但另一方面,入库泥沙的减少也带来了不利的影响,主要表现为:荆江河段的“凸冲凹淤”和河岸崩塌。

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荆江及其下游河道走势图

荆江位于三峡大坝以下102公里处,该河段上以枝城为起点,下以城陵矶为结点,中间又以藕池口为界,将荆江划分成了上、下荆江,两部分的全长都在170公里左右。要说荆江最大的特点,那就是弯延曲折,河势来回变动,素有“九曲回肠”之称,河槽过洪能力考验着三峡水库下泄水量的调控。

三峡大坝建成16年,库区淤沙约20亿吨,“沙少”对荆江影响多大?

为提高荆江的过洪能力,我国曾在上世纪60年代对荆江河道进行改造,通过人为裁弯和自然裁弯,使荆江河道的总长度减少了约78km,弯曲系数减少了0.9。如今,荆江河道还在持续优化之中,江水的冲刷、泥沙的淤积正在改变荆江的河道面貌,简而言之:河岸凸出的部分被持续冲刷,凹陷的部分则缓慢淤积。

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下荆江和急弯段河道形势

随着三峡库区的排沙量越来越少,荆江河道常年处于持续冲刷状态,以致于多处河段出现了河岸崩塌的现象。据观察,向加洲、北门口、铺子湾、天字一号等主流贴岸地带最容易发生崩岸,对长江堤防造成了不利影响。

据统计,在2002~2013年,下荆江河段平均每年岸线崩退15.7米,崩岸总长度达到了29.1公里,其中大部分的崩塌事件都发生在左岸。客观来看,凸岸崩塌已成为荆江局部河势调整的重要因素,特别是在调关、七弓岭等河湾,河岸曲折系数均大于3.8,今后仍存在自然裁弯的可能性,河岸变动需要密切关注。

三峡大坝建成16年,库区淤沙约20亿吨,“沙少”对荆江影响多大?

总之,三峡水库的入库沙量减少有其不利影响,加剧了荆江主流的摆动频率。为此,可以通过优化调度的方式改善,适当增加三峡水库下泄的泥沙含量,弥补河槽下切、河岸崩塌的影响;同时,对于下荆江河道的变动也应加强观察,使河势维持在安全范围内,必要时可在急弯段开展河势控制工程,确保防洪安全。

总结

三峡水库蓄水20年来,上游的水库群相继建成并投入运用,加之蓄滞洪区和通江湖泊的调蓄效应,使得长江干流具备了强大的防洪能力,完全不惧千年一遇的大型洪水。

另一方面,水库群的建成也导致三峡库区的入库沙量减少,荆江河段遭到下泄清水的冲刷,呈现出河岸崩退、岸线受损的趋势,给荆江的防洪安全造成了一定影响。随着联合调度的不断优化,以及堤坝防控工程的推进,相信荆江河道的维护终能迎来科学合理、全面有效的解决方案。

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